本發(fā)明涉及橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域和防災(zāi)工程領(lǐng)域，具體涉及到一種用于產(chǎn)生單一頻率全相關(guān)脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)的正弦突風(fēng)發(fā)生裝置。

背景技術(shù)：

湍流邊界層的風(fēng)動(dòng)模擬技術(shù)一直是風(fēng)工程風(fēng)動(dòng)試驗(yàn)研究的一個(gè)重要難題；在對(duì)橋梁風(fēng)工程的精細(xì)化研究中，單一頻率的全相關(guān)脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)能夠有效排除三維氣動(dòng)效應(yīng)的干擾，對(duì)橋梁抗風(fēng)精細(xì)化分析有著推斷作用；但是現(xiàn)在還沒(méi)有能夠產(chǎn)生單一頻率全相關(guān)脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)的正弦突風(fēng)發(fā)生裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于實(shí)現(xiàn)單一頻率脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)模擬，并增強(qiáng)湍流能量與積分尺度的用于產(chǎn)生單一頻率全相關(guān)脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)的正弦突風(fēng)發(fā)生裝置。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于產(chǎn)生單一頻率全相關(guān)脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)的正弦突風(fēng)發(fā)生裝置，包括多片結(jié)構(gòu)相同的轉(zhuǎn)動(dòng)翼板和傳動(dòng)拉桿；轉(zhuǎn)動(dòng)翼板之間相互平行，垂直于風(fēng)洞壁面并與與其鉸接；轉(zhuǎn)動(dòng)翼板均連接傳動(dòng)拉桿一端，傳動(dòng)拉桿另一端延伸出風(fēng)洞底面，并與傳動(dòng)滑塊組連接；傳動(dòng)滑塊組連接電機(jī)；轉(zhuǎn)動(dòng)翼板迎風(fēng)一邊為半圓弧形結(jié)構(gòu)，背風(fēng)一邊為從迎風(fēng)側(cè)到背風(fēng)側(cè)厚度逐漸變小的流線型結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)翼板通過(guò)設(shè)置在風(fēng)洞壁面上的固定支架與風(fēng)洞壁面鉸接。

進(jìn)一步的，所述傳動(dòng)滑塊組包括滑塊支架、與傳動(dòng)拉桿連接的墊塊和與電機(jī)連接的聯(lián)軸器。

進(jìn)一步的，還包括底座，傳動(dòng)滑塊組和電機(jī)設(shè)置在底座上。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)翼板設(shè)置有5片，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0-±30°。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)翼板之間間距為33cm，轉(zhuǎn)動(dòng)翼板寬度為35cm。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明產(chǎn)生的風(fēng)場(chǎng)為單一頻率全相關(guān)脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)，增強(qiáng)垂直方向的湍流能量與脈動(dòng)積分尺度；

(2)本發(fā)明風(fēng)場(chǎng)的頻率、積分尺度大小可通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)翼板的尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)，使脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)的調(diào)節(jié)變得可控、高效；

(3)本發(fā)明產(chǎn)生的風(fēng)場(chǎng)，可為橋梁風(fēng)精細(xì)化研究提供理想的風(fēng)場(chǎng)條件；

(4)本發(fā)明用于風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明斷面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中轉(zhuǎn)動(dòng)翼板結(jié)構(gòu)斷面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明中傳動(dòng)滑塊組的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中后轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為1hz時(shí)實(shí)測(cè)風(fēng)場(chǎng)的順向風(fēng)速時(shí)程。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例1中后轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為1hz時(shí)實(shí)測(cè)風(fēng)場(chǎng)的順向脈動(dòng)風(fēng)功率譜。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例1中后轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為1hz時(shí)實(shí)測(cè)風(fēng)場(chǎng)的豎向風(fēng)速時(shí)程。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例1中后轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為1hz時(shí)實(shí)測(cè)風(fēng)場(chǎng)的豎向脈動(dòng)風(fēng)功率譜。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例1中測(cè)試點(diǎn)位示意圖。

圖中：1-固定支架，2-轉(zhuǎn)動(dòng)翼板，3-電機(jī)，4-傳動(dòng)拉桿，5-傳動(dòng)滑塊組，6-底座，7-電機(jī)控制箱，8-風(fēng)洞壁面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1-4所示，一種用于產(chǎn)生單一頻率全相關(guān)脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)的正弦突風(fēng)發(fā)生裝置，包括多片結(jié)構(gòu)相同的轉(zhuǎn)動(dòng)翼板2和傳動(dòng)拉桿4；轉(zhuǎn)動(dòng)翼板2之間相互平行，垂直于風(fēng)洞壁面8并與與其鉸接；轉(zhuǎn)動(dòng)翼板2均連接傳動(dòng)拉桿4一端，傳動(dòng)拉桿4另一端延伸出風(fēng)洞底面，并與傳動(dòng)滑塊組5連接；傳動(dòng)滑塊組5連接電機(jī)3；轉(zhuǎn)動(dòng)翼板2迎風(fēng)一邊為半圓弧形結(jié)構(gòu)，背風(fēng)一邊為從迎風(fēng)側(cè)到背風(fēng)側(cè)厚度逐漸變小的流線型結(jié)構(gòu)；該流線型結(jié)構(gòu)可以使來(lái)流平滑的貼著轉(zhuǎn)動(dòng)翼板壁面向后流動(dòng)，而不在轉(zhuǎn)動(dòng)翼板處產(chǎn)生流動(dòng)分離而干擾風(fēng)場(chǎng)。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)翼板2通過(guò)設(shè)置在風(fēng)洞壁面8上的固定支架1與風(fēng)洞壁面鉸接。

進(jìn)一步的，所述傳動(dòng)滑塊組5包括滑塊支架501、與傳動(dòng)拉桿4連接的墊塊502和與電機(jī)3連接的聯(lián)軸器503。

進(jìn)一步的，還包括底座6，傳動(dòng)滑塊組5和電機(jī)3設(shè)置在底座6上。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)翼板2設(shè)置有5片，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0-±30°。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)翼板2之間間距為33cm，轉(zhuǎn)動(dòng)翼板2寬度為35cm。

實(shí)施例1

本發(fā)明轉(zhuǎn)動(dòng)翼板2的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率0-3hz可調(diào)，將本裝置用于風(fēng)洞試驗(yàn)，測(cè)試后轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為1hz時(shí)實(shí)測(cè)風(fēng)場(chǎng)的順向風(fēng)速時(shí)速、順向脈動(dòng)風(fēng)功率譜、豎向風(fēng)速時(shí)速和豎向脈動(dòng)風(fēng)功率譜；如圖5-8所示，以1hz的轉(zhuǎn)動(dòng)翼板2構(gòu)成的翼柵振動(dòng)頻率來(lái)說(shuō)明振動(dòng)翼柵產(chǎn)生的脈動(dòng)流場(chǎng)的頻譜特性；轉(zhuǎn)動(dòng)翼板2的振動(dòng)頻率為1hz，振動(dòng)幅值為30°，來(lái)流平均風(fēng)速7.0m/s；可以看出，豎向的脈動(dòng)強(qiáng)度明顯高于順風(fēng)向的脈動(dòng)強(qiáng)度；當(dāng)翼板以單頻轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，測(cè)得的豎風(fēng)向脈動(dòng)呈現(xiàn)出正弦特性，脈動(dòng)能量集中在1hz，與轉(zhuǎn)動(dòng)翼板2轉(zhuǎn)動(dòng)頻率一致，即可認(rèn)為豎風(fēng)向脈動(dòng)為一單一頻率的正弦脈動(dòng)。

圖9為本實(shí)施例中測(cè)點(diǎn)位置示意圖，表1為積分尺度，表2為空間兩點(diǎn)相關(guān)系數(shù)；從表1數(shù)據(jù)可以看出采用本發(fā)明后風(fēng)場(chǎng)橫向相關(guān)性接近1，表面風(fēng)場(chǎng)是全相關(guān)的；從表2可以看出采用本發(fā)明后，紊流積分尺度得到大幅度提升。

表1積分尺度

表2空間兩點(diǎn)相關(guān)系數(shù)

本發(fā)明用于在風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)，并且與傳統(tǒng)被動(dòng)方式產(chǎn)生的多頻率、小積分尺度的風(fēng)場(chǎng)相比，本發(fā)明產(chǎn)生的風(fēng)場(chǎng)為單一頻率全相關(guān)脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)，增強(qiáng)垂直方向的湍流能量與脈動(dòng)積分尺度；同時(shí)一套傳統(tǒng)的被動(dòng)格柵只能產(chǎn)生一種固定頻率成分、固定積分尺度的風(fēng)場(chǎng)，采用本發(fā)明后，風(fēng)場(chǎng)的頻率、積分尺度大小均可人為的調(diào)節(jié)，使脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)的調(diào)節(jié)變得可控、高效；基于本發(fā)明產(chǎn)生的特殊風(fēng)場(chǎng)，可為橋梁抗風(fēng)精細(xì)化研究提供理想的風(fēng)場(chǎng)條件；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、實(shí)用性強(qiáng)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于產(chǎn)生單一頻率全相關(guān)脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)的正弦突風(fēng)發(fā)生裝置，包括多片結(jié)構(gòu)相同的轉(zhuǎn)動(dòng)翼板和傳動(dòng)拉桿；轉(zhuǎn)動(dòng)翼板之間相互平行，垂直于風(fēng)洞壁面并與其鉸接；轉(zhuǎn)動(dòng)翼板均連接傳動(dòng)拉桿一端，傳動(dòng)拉桿另一端延伸出風(fēng)洞底面，并與傳動(dòng)滑塊組連接；傳動(dòng)滑塊組連接電機(jī)；轉(zhuǎn)動(dòng)翼板迎風(fēng)一邊為半圓弧形結(jié)構(gòu)，背風(fēng)一邊為從迎風(fēng)側(cè)到背風(fēng)側(cè)厚度逐漸變小的流線型結(jié)構(gòu)；本發(fā)明可產(chǎn)生單一頻率全相關(guān)脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)，并且風(fēng)場(chǎng)的頻率、積分尺度可進(jìn)行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。

技術(shù)研發(fā)人員：王俊鑫;馬存明;李志國(guó);黃國(guó)哲;李泓玖;廖海黎;李明水;高宏力
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.02
技術(shù)公布日：2017.09.05